MODELO DE SIMULAÇÃO APLICADO À AVALIAÇÃO DE … · fertilizante e duas linhas de limpeza de vagão com uma equipe dedicada que podem ser usadas pelos vagões de granéis agrícolas

MODELO DE SIMULAÇÃO APLICADO À AVALIAÇÃO DE CAPACIDADE DOS RECURSOS DE UM TERMINAL FERROVIÁRIO

Rodrigo de Alvarenga Rosa IFES - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Espírito Santo

Campus Cariacica - Coordenadoria de Ferrovia [email protected]

RESUMO Numa ferrovia, os terminais ferroviários representam de 50 a 70% dos seus custos e geram um grande impacto no ciclo de vagões. Por isso é imperioso que os gerentes da ferrovia possuam ferramentas quantitativas que indiquem quais recursos devem ter suas quantidades aumentadas ou diminuídas nestes terminais visando o aumento de sua produtividade. Assim, este artigo propõe, desenvolve e implementa um modelo de simulação para um terminal ferroviário de descarregamento de vagões com granéis agrícolas e carregamento de vagões com fertilizante que identifique, após a execução da simulação, os recursos que representam gargalo real ou potencial na operação do terminal, podendo ainda ser usado para avaliar o tempo total de estadia do vagão e analisar cenários de possíveis futuros investimentos e seus impactos no terminal. Apresenta também os resultados de dois cenários de simulação e as diferenças encontradas em função da variação das quantidades de recursos. Palavras Chave: Modelos de Simulação aplicados à Logística, Operação de Terminais Ferroviários, Simulação. Área de classificação principal: AL - Aplicações a Logística e Transportes

ABSTRACT Railroad yards represents 50% to 70% of the railroad costs and cause a huge impact on the car circulation cycle. Because of that, the railroad managers must have quantitative tools that show them which resources should have their quantities in this railroad yard increased or decreased in order to get an increase of productivity. So, this article proposes, develops and implements a simulation model of a railroad yard for discharging Hopper cars with agriculture bulk cargo and load Hopper cars with fertilizers bulk cargo that shows after simulation execution the resources that represents an actual or future restriction on railroad yard operation and can also be used to analyzed the total time that the car stayed in the terminal and to analyzed different scenarios of investment and their impacts on terminal operations. The article also shows the results of two simulation scenarios and the differences occurred by resources quantities variation. Keywords: Simulation Models, Railroad Yard Operation, Simulation.

XLI SBPO 2009 - Pesquisa Operacional na Gestão do Conhecimento Pág. 1202

1 Introdução Tendo em vista o grande aporte de dinheiro para investimento que vem ocorrendo nas

ferrovias brasileiras, é imperioso que o tomador de decisão possa aplicar estes valores nos recursos ferroviários que tragam um maior ganho de produtividade para as ferrovias.

Os terminais ferroviários representam de 50 a 70% dos custos de uma ferrovia (ROSA, 2008). Os terminais ferroviários representam também um grande impacto no ciclo de vagões de uma ferrovia, pois quanto mais tempo eles ficam operando nos terminais, menos carga a ferrovia transporta.

O terminal ferroviário em estudo está localizado no estado do Espírito Santo em um grande complexo portuário tendo como objetivo receber por transporte ferroviário vagões carregados de granéis agrícolas (principalmente soja e farelo de soja) da Região Centro-Oeste e do Oeste de Minas com vistas a formar carga em seus armazéns para carregar navios que levarão estes granéis agrícolas para o exterior. Os granéis agrícolas só têm a opção de chegar ao terminal por meio ferroviário. No retorno destes vagões duas opções podem ocorrer: os vagões retornam vazios para carregar novamente na Região Centro-Oeste e no Oeste de Minas ou os vagões são manobrados para a área de carregamento de fertilizante para carregar e retornar cheio para a Região Centro-Oeste e o Oeste de Minas.

Este terminal ferroviário está inserido em um complexo portuário, e o fertilizante a ser carregado nos vagões vem pelo modal marítimo do exterior e é descarregado do navio e armazenado nos armazéns para posterior carregamento dos vagões. A carga de fertilizante pode sair do terminal por transporte ferroviário e/ou por transporte rodoviário dependendo da opção do cliente. Neste artigo será tratado somente o transporte ferroviário.

Optou-se por abordar em um único modelo de simulação as duas operações descarregamento e carregamento, pois ambas utilizam recursos comuns que podem vir a se tornar gargalos operacionais, ou seja, gerar muita fila, nas duas operações.

Foi analisado neste artigo o período de agosto a outubro de 2008 que corresponde ao período da safra dos principais produtos agrícolas do terminal, soja e farelo de soja, e que, por conseguinte, representa o período mais crítico da operação exigindo o máximo dos recursos disponíveis.

O objetivo deste artigo é elaborar um modelo de simulação do terminal ferroviário de descarregamento de vagões com granéis agrícolas e carregamento de vagões com fertilizante que identifique após a execução da simulação os recursos que representam gargalo real ou potencial na operação do terminal.

O modelo de simulação poderá ainda ser usado para avaliar o tempo total de estadia do vagão no terminal e analisar cenários de possíveis futuros investimentos e seus impactos na operação.

2 Definição de Pátios Ferroviários Define-se pátio ferroviário como sendo uma área de esplanada em que um conjunto de vias é

preparado para formação de trens, manobra, estacionamento de carro e vagões, operações de carregamento e descarga de produtos e outras atividades (ROSA, 2007).

Este artigo irá tratar especificamente de um terminal ferroviário que é um pátio ferroviário especializado em carregamento e descarregamento de vagões. Ele é composto de linhas ferroviárias, sinalização, chaves de manobra, material rodante (locomotiva de manobra), áreas de carregamento e descarga de produtos, equipamentos de carregamento e descarga, balanças ferroviária para pesagem dos vagões, pessoal treinado em conduzir as manobras e as operações de carga e descarga (ROSA, 2004).

A estadia do vagão é o tempo no qual o vagão ficou dentro do terminal operando ou parado calculado pela diferença entre a data de liberação para viajar e a data de chegada no terminal (ROSA, 2008).

Nos terminais ferroviários existem áreas projetadas para o carregamento e descarga de produtos compostas por instalações próprias para cada tipo de produto. No caso dos granéis agrícolas são usadas as moegas ferroviárias para realizar o descarregamento dos vagões. A carga cai por gravidade sobre transportadores de correia que a leva até os armazéns ou silos (ROSA,


2008). Este transporte por correias não é objeto de estudo do modelo de simulação tratado neste artigo. No caso do carregamento dos fertilizantes são utilizados os silos de carregamento que recebem a carga por meio de pás mecânica e as deixam cair dentro do vagão por sua comporta na parte superior. O tempo de operação das pás mecânicas para carregamento do silo está contemplado no modelo de simulação deste artigo.

O manobreiro é o profissional responsável pela movimentação das chaves de manobras em pátios não sinalizados, pelo engate e desengate de todos os veículos ferroviários e atua diretamente com o maquinista sendo co-responsável pela operação da locomotiva e da composição (ROSA, 2008). O Maquinista de pátio é o responsável direto pela operação da locomotiva e da condução da composição (ROSA, 2004).

Alguns trabalhos na área de terminais ferroviários merecem destaque para o estudo deste artigo, são eles: Taffner (2008), Rosa (2007), Parada (1986), Assad (1977), Petersen (1977), Shields (1966) dentre outros.

3 Descrição do terminal ferroviário em Estudo As operações pelas quais os vagões devem passar para poderem ser liberados para viajar

serão explicadas a partir da Figura 1 onde é apresentada a disposição física dos principais recursos do terminal. Este desenho do terminal é conhecido como Mapa de Pátio.

O terminal possui três linhas de estacionamento de vagões que podem ser usadas pelos vagões de granéis agrícolas e pelos vagões de fertilizante, duas moegas de descarregamento de vagões Hopper com granéis agrícolas, duas balanças estáticas para pesagem de todos os vagões de granéis agrícolas e também de todos os vagões de fertilizante, um silo de carregamento de fertilizante e duas linhas de limpeza de vagão com uma equipe dedicada que podem ser usadas pelos vagões de granéis agrícolas e pelos vagões de fertilizante.

Além dos recursos citados estão disponíveis duas locomotivas de manobra e três manobreiros. Todos dedicados exclusivamente ao terminal.

Figura 1 - Mapa de Pátio Simplificado do terminal ferroviário em estudo.

O terminal tem uma linha de entrada que leva às linhas de estacionamento, que funcionam também como linhas de recepção e de manobra do terminal.

À medida que os trens vão chegando ao terminal eles são manobrados e agrupados em lotes de dez vagões de uma mesma carga e de um mesmo cliente. Após isto são verificados os documentos e os lacres dos vagões pelos manobreiros.

A partir da confirmação que a documentação e os lacres estejam corretos, o lote de vagões fica aguardando nas linhas de estacionamento para assim que tiver uma balança, uma locomotiva


e um manobreiro disponíveis ele possa ser manobrado e levado até a linha da balança para realizar a pesagem liberando a linha de estacionamento. Depois de pesado ele retorna para as linhas de estacionamento. Os recursos balança, locomotiva e manobreiro são liberados para serem usados por outras operações.

Este lote então aguarda que uma das moegas esteja disponível. Tendo uma das moegas disponível mais uma locomotiva e um manobreiro o lote é manobrado até a moega e as linhas de estacionamento são liberadas. Na moega ocorre o processo de descarregamento do lote. Uma vez que tenha sido realizada a descarga de todos os vagões do lote, ele é manobrado de volta para as linhas de estacionamento. Os recursos moega, locomotiva e manobreiro são liberados.

O lote estacionado na linha de estacionamento fica aguardando uma linha de limpeza para que os vagões do lote possam ser manobrados até ela e ocorra a ultima operação que é a limpeza dos vagões por ar comprimido. Para ocorrer esta última operação é necessário realizar a manobra do pátio de estacionamento até a linha da limpeza. Para iniciar a manobra é preciso reservar uma locomotiva, um manobreiro e uma linha de limpeza. Ao fim desta manobra até a linha de limpeza a locomotiva e o manobreiro são liberados, sendo mantido em uso pela operação o recurso linha de limpeza.

Depois da limpeza concluída deve-se aguardar que tenha uma locomotiva, um manobreiro e uma linha de estacionamento para realizar a manobra da linha de limpeza para a linha de estacionamento, liberando posteriormente a linha de limpeza.

Uma vez que o lote de vagões tenha sido limpo ele pode viajar vazio ou pode carregar fertilizante no silo de carregamento de fertilizantes. Conforme a demanda de fertilizantes e a necessidade de vagões para carregar grãos na origem a operação da ferrovia decide quantos lotes vazios vão ser deslocados para carregar fertilizante.

Os lotes que vão viajar vazios devem esperar pela preparação da documentação de viagem e então serem liberados para a estação a fim de que ela possa colocar uma locomotiva de viagem e iniciar a viagem. A estadia termina quando os vagões são liberados para a estação.

Os lotes que vão ser carregados de fertilizante ficam aguardando o silo de fertilizante estar disponível e ter uma locomotiva e um manobreiro para serem manobrados para carregar fertilizante.

Depois de carregado o lote é manobrado de volta para as linhas de estacionamento e aguarda uma balança disponível para pesagem, a balança que pesa o fertilizante é a mesma usada para pesar os vagões de grãos. Assim que tiver uma balança disponível, uma locomotiva e um manobreiro o lote é manobrado para ser pesado. Após a pesagem é verificado o peso de cada vagão e caso ocorra vagões com excesso de peso ele deve ser manobrado para a linha de limpeza para retirar o excesso e depois ser pesado de novo para verificar se está dentro do limite para viajar.

Os vagões com peso dentro do limite são manobrados para a linha de estacionamento e lá aguardam a colocação dos lacres nas tremonhas e tampas de carregamento e a preparação dos documentos. Após isto, o vagão está liberado para viajar carregado de fertilizante sendo o término da estadia registrado quando os vagões são liberados documentados para a estação.

Uma vez descritas às operações necessárias para o carregamento e descarregamento dos vagões Hopper de granéis agrícolas e fertilizantes respectivamente, na próxima seção serão descritos o modelo de simulação e a implementação do modelo em ambiente computacional.

4 Desenvolvimentos do Modelo de Simulação e Sua Implementação em Computador Um modelo de simulação é a representação de um processo ou sistema real com o objetivo de

obter as mesmas respostas que ocorreria no processo real após uma sucessão de eventos (FREITAS FILHO, 2008). Assim, a simulação representa o processo de elaborar este modelo, desenvolve-lo e executá-lo em ambiente computacional visando obter respostas aos diferentes valores de entrada do modelo de simulação (KELTON, 2006).

Os dados levantados para adequar a melhor distribuição de probabilidade para o modelo de simulação foram adquiridos nos sistemas computacionais do terminal e nos dados levantados pelos profissionais do terminal. Como dito na Seção 1, os dados coletados de chegada de vagão


correspondem ao período de agosto a outubro de 2008, período crítico da safra de grãos e de maior movimento no terminal. As principais distribuições utilizadas serão descritas ao longo desta seção. Para desenvolvimento do modelo de simulação em ambiente computacional foi usado o software de simulação Arena (FREITAS FILHO, 2008).

Desta forma, com base nos recursos e nas operações descritas na Seção 3 foi elaborado o modelo de simulação em dez partes que interagem entre si no modelo. São citadas a seguir as dez partes do modelo: 1) Recepção; 2) Formar Lote para Descarga; 3) Pesagem; 4) Descarga na Moega; 5) Limpeza Vagões; 6) Decide se viaja vazio ou vai para carregamento de fertilizante; 7) Viaja Vazio; 8) Carrega Fertilizante; 9) Pesagem Fertilizante e 10) Retirar excesso de fertilizante. Cada uma destas partes do modelo é explicada a partir deste ponto.

A primeira parte do modelo diz respeito à recepção dos vagões, à conferência de lacre e à conferência dos documentos. Esta parte do modelo apresentada na Figura 2 é o início de todo o modelo de simulação. A única entidade do sistema denominada vagão é criada com base numa distribuição normal de média igual a 10 vagões e desvio padrão de 2, os dois valores são em horas. Logo no início desta parte é registrada a hora de entrada do sistema no terminal a fim de calcular ao final do processo a estadia do vagão no terminal.

VagaoChegada de True

False

Soja ou Farelo?Carga Soja 1

Carga Farelo 2

PatioHora Entrada

0

0

0

Qual o cliente ?

5030

Else

Cliente ADM 1

Cliente Bunge 2

Cliente Ceval 3

PessgemVai para

ManobreiroEstacionamentoAloca Linha de

Lacre e DocsRecebe Vagao

Libera Manobreiro

Figura 2 - 1a Parte do Modelo - Recepção.

Posteriormente, são criados os atributos carga e cliente. O atributo carga é valorado com base em uma decisão tomada em função do percentual de carga movimentada no terminal: 60% de vagões de soja e 40% de vagões de farelo de soja. O atributo cliente dos produtos agrícolas é valorado com base nos dados de movimentação de cargas por cliente: 50% - cliente Cliente1, 30% - cliente Cliente2 e 20% - cliente Cliente3.


Uma vez atribuídos os valores dos atributos carga e cliente da entidade o vagão vai para formar lote de 10 vagões. A formação do lote tem por objetivo agrupar lotes de no mínimo 10 vagões sendo que eles são formados por vagões de uma única carga e de um único cliente. No caso, têm-se dois tipos de carga e três clientes diferentes o que perfaz um total de seis possíveis tipos de lote diferentes. Depois da formação do lote ele retorna para a Recepção de vagão da Figura 2.

Após o lote ser formado ele fica aguardando uma linha de estacionamento para o vagão que está chegando e um manobreiro para receber o vagão no terminal e verificar os lacres e os documentos do vagão. Este processo gasta um tempo para ser executado representado por uma distribuição triangular de valor mais provável de 5 minutos, valor mínimo de 3 minutos e valor máximo de 8 minutos. A distribuição triangular foi usada em razão de não se ter muito dados históricos, mas estava disponível pela experiência dos profissionais do terminal a informação do tempo mais provável e os limites superiores e inferiores da operação (FREITAS FILHO, 2008).

Concluído a verificação dos lacres e dos documentos do vagão o manobreiro é liberado. Após isto o fluxo do modelo segue para a parte de Pesagem que pode ser vista na Figura 3.

Manobr e BalancaAloca Loco

BalancaManobra Patio

BalancaPesagem Vagao

PesagemEstacionamento 1

Libera Linha

Manobr BalancaLibera Loco

PatioManobra Balanca

Descarregarparfa

Vai Formar Lote

Estacionamento 1Aloca Linha de

Figura 3 - 3a Parte do Modelo - Pesagem.

Para o vagão estacionado na linha de estacionamento sair e ir para a balança de pesagem ele deve alocar uma locomotiva, um manobreiro e uma balança. Após isto, é realizada a manobra do pátio para a linha da balança e então é liberada a linha de estacionamento. A manobra ocorre num tempo representado pela distribuição triangular de valor mais provável de 4 minutos, valor mínimo de 6 minutos e valor máximo de 8 minutos. Depois de manobrado o lote é pesado num tempo representado pela distribuição triangular de valor mais provável de 50 minutos, valor mínimo de 30 minutos e valor máximo de 90 minutos.

Após a pesagem realizada o lote fica aguardando o recurso linha de estacionamento para iniciar a manobra de volta para as linhas de estacionamento. A manobra ocorre num tempo representado pela distribuição triangular de valor mais provável de 4 minutos, valor mínimo de 6 minutos e valor máximo de 8 minutos. Ao chegar à linha de estacionamento são liberados a locomotiva, o manobreiro e a balança. O modelo segue para a parte de Descarga na moega que pode ser vista na Figura 4.

Manobr e MoegaAloca Loco

MoegaManobra Patio Descarga Moega

GraosDescarga Moega

Estacionamento 2Libera Linha

0

PatioManobra Moega

Manobreir MoegaLocomotiva

Libera

de VagoesVai para Limpeza


Figura 4 - 4a Parte do Modelo - Descarga na Moega.

Para o lote de vagões estacionado na linha de estacionamento sair e ir para a moega de descarga de grãos ele deve alocar uma locomotiva, um manobreiro e uma moega. Após isto, é realizada a manobra do pátio para a linha da moega e então é liberada a linha de estacionamento.


A manobra ocorre num tempo representado pela distribuição triangular de valor mais provável de 4 minutos, valor mínimo de 6 minutos e o valor máximo de 8 minutos.

Uma vez que o lote esteja posicionado na linha da moega começa o descarregamento dos vagões do lote num tempo representado pela distribuição triangular de valor mais provável de 40 minutos, valor mínimo de 60 minutos e valor máximo de 80 minutos Os tempos apresentados na distribuição triangular estão multiplicados por dez, pois o lote é formado de dez vagões, e caso o tamanho do lote se altere, os tempos devem ser alterados.

Após o lote ter sido descarregado ele fica aguardando o recurso linha de estacionamento para iniciar a manobra de volta para as linhas de estacionamento. A manobra ocorre num tempo representado pela distribuição triangular de valor mais provável de 4 minutos, valor mínimo de 6 minutos e valor máximo de 8 minutos.

Ao final da manobra são liberados a locomotiva, o manobreiro e a moega ferroviária. O lote segue então para a parte do modelo de Formar lote para descarga mostrada na Figura 4.

Manobr e LimpezaAloca Loco Limpeza

LimpezaManobra Patio

PatioManobreir Linha

LocomotivaLibera

GraosLimpeza Vagoes

Separa o LoteFeril izante

Vazio ou CarregaDecide se Viaja

Patio 1Manobra Moega

LimpezaManobreiroLocomotiva

Libera

EstacionManobr Linha de

Aloca Loco 0

Figura 5 - 5a Parte do Modelo - Limpeza de Vagões.

Para o vagão estacionado na Linha de Estacionamento sair e ir para a limpeza ele deve alocar uma locomotiva, um manobreiro e uma linha de limpeza. Após isto, é realizada a manobra do pátio para a linha da limpeza. A linha de estacionamento, a locomotiva e o manobreiro são liberados quando a manobra é terminada. A manobra ocorre num tempo representado pela distribuição triangular de valor mais provável de 4 minutos, valor mínimo de 6 minutos e valor máximo de 8 minutos.

Após o lote ser limpo ele fica aguardando os recursos linha de estacionamento, locomotiva e manobreiro para iniciar a manobra de volta para as linhas de estacionamento. A manobra ocorre num tempo representado pela distribuição triangular de valor mais provável de 4 minutos, valor mínimo de 6 minutos e valor máximo de 8 minutos.

Ao final da manobra são liberados a locomotiva, o manobreiro e a linha de limpeza. Na seqüência do fluxo do modelo a próxima parte é a Decide se viaja vazio ou vai para carregamento de fertilizante onde é feita a definição se o vagão viaja de volta para carregar soja e/ou farelo de soja vazio ou se é encaminhado para o carregamento de fertilizante no próprio terminal e faz a viagem de retorno carregado de fertilizante.

Esta decisão é baseada nos dados históricos que mostram aproximadamente 30% da frota de vagões sendo carregada com fertilizante e 70% dela retornando vazia. Assim, desta parte é possível mudar o fluxo do modelo de simulação para as partes do modelo: Viaja vazio e Carrega fertilizante. Será apresentada primeiramente a parte Viaja Vazio que pode ser vista na Figura 6.

Na parte Viaja Vazio basicamente existe o processo de preparar os documentos de viajar vazio, ou seja, o registro de vagões vazios a circular pela estação responsável pelo terminal e verificação em todos os vagões se as tremonhas estão fechadas e travadas. Este processo leva um tempo representado pela distribuição triangular de valor mais provável de 30 minutos, valor mínimo de 25 minutos e o máximo de 60 minutos. Nesta parte do modelo são geradas as várias estatísticas, no entanto, para simplificar a Figura 6 foram apresentados os objetos de cálculo da estadia que é o tempo decorrido desde a chegada do vagão, registrado na primeira parte do modelo, até a sua saída e o cálculo do número de vagões que viajaram vazios.


Viajar VazioPrepara Docs

VaziosEstadia Vagoes

zeradosCliente CargaVagao Vazio

Viajar VazioPreparar para


0

Viaja VazioPatio

Vazios SaindoNo Vagoes

OperacaoT empo T otal de Conta Vagoes

0 Figura 6 - 7a Parte do Modelo - Viaja Vazio.

Após estas estatísticas é liberada a linha de estacionamento que nem sempre é uma realidade do terminal, pois a operação de circulação pode não retirar o vagão do pátio por imposições operacionais dela. No entanto, se esta postura de liberar a linha ao fim do modelo não fosse adotada, poderia ocorrer à situação de não existir linha de estacionamento disponível, pois nunca elas seriam liberadas. Após esta liberação das linhas de estacionamento o modelo de simulação termina. Por exigência do software Arena o lote deve ser desmembrado antes da entidade vagão sair do modelo.

A segunda opção da parte Decide se viaja vazio ou vai para carregamento de fertilizante direciona o modelo para a parte Carrega Fertilizante, que possui dois clientes ferroviários da carga fertilizante, que pode ser vista na Figura 7.

Cliente 0Fertilizante 3

CargaQual o cliente carregara?

True

False

FertilizanteCarrega

Cliente ADM 1

Fertilizante Carrega

Cliente Bunge 2

FertilizanteCarrega

Lote Adm

FertilizanteCarrega

Lote Bunge

FertilizanteCarrega

0

0 0

0

FertilManobr e SiloAloca Loco

Silo FertilizanteManobra Patio Carrega Silo


Fertilizante PatioManobra Silo

Manobreir SiloLocomotiva

Libera

vagoesVai para pesar


Figura 7 - 8a Parte do Modelo - Carrega Fertilizante.

A parte Carrega Fertilizante inicia colocando o valor 3 no atributo carga referente à carga fertilizante e o valor zero no atributo cliente que representa lote sem cliente definido. Com base nos dados históricos do terminal sabe-se que o cliente Cliente1 carrega 75% dos vagões de fertilizante e o restante é carregado pelo Cliente2. É atribuído valor 1 para os vagões direcionados para o Cliente1 e o valor 2 para os vagões direcionados para o Cliente2 com base nas condições apresentadas anteriormente.

Assim, o lote fica aguardando uma locomotiva, um manobreiro e a linha do silo de fertilizante para iniciar a manobra da linha de estacionamento até o silo de carregamento de fertilizante liberando a linha de estacionamento. Esta manobra ocorre num tempo representado pela distribuição triangular de valor mais provável de 4 minutos, valor mínimo de 6 minutos e o valor máximo de 8 minutos.


Uma vez que o lote esteja posicionado na linha do silo de fertilizante começa o carregamento dos vagões do lote que leva um tempo representado pela distribuição triangular de valor mais provável de 90 minutos, valor mínimo de 75 minutos e valor máximo de 180 minutos. Vale ressaltar que os tempos apresentados na distribuição triangular estão multiplicados por dez, pois o lote é formado de dez vagões, e caso o tamanho do lote se altere, os tempos devem ser alterados.

Uma vez que o lote tenha sido carregado ele fica aguardando o recurso linha de estacionamento para iniciar a manobra de volta para a linha de estacionamento. A manobra ocorre num tempo representado pela distribuição triangular de valor mais provável de 4 minutos, valor mínimo de 6 minutos e valor máximo de 8 minutos. Ao final da manobra são liberados a locomotiva, o manobreiro e a linha do silo de carregamento do fertilizante. O fluxo do modelo segue então para a parte de Pesagem Fertilizante que é apresentada na Figura 8.

O lote carregado e estacionado na linha de estacionamento fica aguardando uma locomotiva, um manobreiro e uma linha da balança para iniciar a manobra da linha de estacionamento até a linha da balança liberando a linha de estacionamento. A balança usada para pesar os vagões de fertilizante é a mesma usada para pesar os vagões de grãos. Esta manobra ocorre num tempo representado pela distribuição triangular de valor mais provável de 4 minutos, valor mínimo de 6 minutos e o valor máximo de 8 minutos.

Fertil 1Manobr e Balanca

Aloca LocoPesa Fertilizante

Fertil izantePesa Vagao


Pesa FertilizanteManobra Patio

Norm 67 7Atribui Peso

FertilizanteSepara Lote

BalancaManobreir

LocomotivaLibera

Fertil EstacionaManobra Balanca

Estacionamento 5Aloca Linha de 0

70?Peso menor ou igual a True

False

LacrePrepara Docs e

FertilizanteViaja Carregado

Retirar ExcessoPesa depois de

retirar excessoVai para pesar

Estacionamento 6Libera Linha0

0 00

Figura 8 - 9a Parte do Modelo - Pesagem Fertilizante.

Uma vez que o lote esteja posicionado na linha da balança começa a pesagem dos vagões do lote que leva um tempo representado pela distribuição triangular de valor mais provável de 30 minutos, valor mínimo de 20 minutos e valor máximo de 50 minutos. Vale ressaltar que os tempos apresentados na distribuição triangular estão multiplicados por dez, pois o lote é formado de dez vagões, e caso o tamanho do lote se altere, os tempos devem ser alterados.

Tendo em vista o silo de carregamento de fertilizante não ser automatizado ocorrem situações onde o vagão é carregado acima do limite máximo de peso permitido, 70 toneladas. Visando inserir esta realidade no modelo, foi introduzido o atributo peso na entidade vagão. Com base nos dados históricos do terminal, apurou-se que os pesos dos vagões de fertilizante se comportam como uma distribuição de probabilidade Normal de valor médio de 68 toneladas e desvio padrão de 3 toneladas e com base nesta distribuição são atribuídos os pesos dos vagões. O lote de vagões foi desmembrado mantendo os valores originais da entidade vagão antes de atribuir o valor de peso como explicado anteriormente.

Se o valor de peso atribuído estiver igual ou menor que o limite de 70 toneladas por vagão, ele vai para o processo de preparar documentação e colocação de lacre em todas as tremonhas do


vagão que leva um tempo representado pela distribuição triangular de valor mais provável de 13 minutos, valor mínimo de 8 minutos e valor máximo de 20 minutos.

Nesta parte do modelo são geradas as várias estatísticas, no entanto, para simplificar a Figura 8 foram apresentados os objetos de cálculo da estadia do vagão e do número de vagões que viajaram carregados.

Após estas estatísticas é liberada a linha de estacionamento que nem sempre é uma realidade do terminal, pois a operação de circulação pode não retirar o vagão do pátio por imposições operacionais dela. No entanto, como no caso da descarga de granel agrícola, deve-se adotar a postura de liberar a linha ao fim do modelo, pois caso contrário poderia ocorrer a situação de nunca haver linha de estacionamento disponível. Após esta liberação das linhas de estacionamento o modelo de simulação termina.

No caso de ter sido atribuído o peso do vagão pela distribuição normal vista anteriormente acima de 70 toneladas o vagão deve ser manobrado para retirar excesso. Para se retirar o excesso é preciso manobrar o vagão da linha de estacionamento até a linha da limpeza e para tal é necessário que se aloquem uma locomotiva de manobra, um manobreiro e uma linha de limpeza. Esta manobra ocorre em um tempo representado pela distribuição triangular de valor mais provável de 45 minutos, valor mínimo de 30 minutos e valor máximo de 120 minutos. Estes tempos de manobra são maiores que os outros mencionados, pois nele estão embutidas as manobras para separar os vagões com excesso dos restantes e só manobrar os com excesso visando liberar logo para viagem os vagões com o peso dentro do limite de 70 toneladas. Esta parte do modelo está em avaliação pela área operacional, pois não é um consenso entre todos que está operação deva ocorrer desta forma.

Uma vez retirado o excesso decidiu-se por atribuir um valor de 69 toneladas e retornar para a Figura 8, segunda linha, entre as atividades “Atribuir peso” e “Peso menor ou igual a 70?” evitando assim que a entidade vagão pudesse cair na situação de retirar o excesso mais de uma vez.

Com base no modelo de simulação apresentado nesta seção, na próxima seção serão apresentados os resultados conseguidos com este modelo de simulação.

5 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS Para executar o modelo de simulação no software Arena foram estabelecidos os seguintes

parâmetros: 72 horas de operação do terminal, o que corresponde a 3 dias de operação, com 10 replicações. Diversas execuções foram realizadas com estes parâmetros.

O que se pretende analisar prioritariamente é a utilização de cada recurso visando identificar os pontos de gargalo no terminal a fim de determinar quais são os investimentos prioritários. Na Tabela 1 é apresentado o resultado da execução do modelo de simulação. Para melhor visualização é apresentado o gráfico da Figura 9 com os resultados alcançados para o primeiro Cenário.

Tabela 1 - Resultado da utilização média dos recursos

Recurso Qtd Recursos Utilização Média

Manobreiro 3 0,96 Linha Estacionamento 3 0,89 Locomotiva 2 0,73 Moega 2 0,57 Silo Fertilizante 1 0,54 Balança 2 0,42 Linha Limpeza 2 0,27


Figura 9 - Gráfico de utilização dos recursos após execução do modelo de simulação.

Além dos valores apresentados foi verificado que as maiores filas nos processos foram as que necessitavam dos recursos mais utilizados, principalmente as manobras de volta para a linha de estacionamento que ocorrem em diversas partes do modelo e que são as que utilizam o manobreiro e as linhas de estacionamento.

Tendo em vista que o recurso manobreiro é um recurso relativamente mais fácil alocar para o terminal e, com certeza, muito mais barato e rápido do que se construir uma linha de estacionamento, mudou-se o modelo para verificar o impacto da colocação de mais dois manobreiros a disposição do pátio, esta situação foi denominada de Cenário 2. Os resultados deste cenário podem ser vistos na Tabela 2 e na Figura 10. É interessante notar que no Cenário 2 o gargalo ficou por conta da linha de estacionamento o que era esperado com a maior disponibilização de manobreiros.

É interessante notar que somente acrescentando mais dois manobreiros a utilização de todos os recursos foi aumentada sendo que recursos caros como as linhas de estacionamento e as locomotivas de manobra foram mais utilizadas, o que ajuda a justificar o grande investimento em ambos os recursos.

Tabela 2 - Resultado da utilização média dos recursos para o 2º Cenário.

Recurso Qtd Recursos Utilização Média

Linha Estacionamento 3 0,98 Locomotiva 2 0,87 Manobreiro 5 0,77 Moega 2 0,64 Silo Fertilizante 1 0,58 Balança 2 0,49 Linha Limpeza 2 0,31

Figura 10 - Gráfico de utilização dos recursos após execução do modelo de simulação para o 2º

Cenário.


Como visto anteriormente, com base no modelo de simulação apresentado podem ser criados diversos modelos e testar diversos valores de quantidades de recursos e melhorias de tempos de operação, visando obter o melhor desempenho dos recursos e, conseqüentemente, dos valores investidos no terminal.

6 CONCLUSÕES Foi apresentado neste artigo como ocorre a operação do terminal ferroviário de

descarregamento de vagões Hopper com granéis agrícolas e carregamento de vagões Hopper com fertilizante sendo este terminal localizado em um complexo portuário no estado do Espírito Santo.

Com base na descrição desta operação foram apresentadas em detalhes a construção e a implementação em computador de um modelo de simulação que retratasse o mais próximo possível a realidade da operação do terminal.

Utilizando o software Arena executou-se o modelo de simulação mostrando como é possível utilizar o modelo para avaliar a utilização dos recursos existentes e qual o impacto do aumento da quantidade de certos recursos e da retirada de outros na utilização geral dos recursos do terminal. Além disso, foi mostrado ser possível avaliar as filas em cada processo ou alocação, sendo que no caso do modelo proposto as filas ocorrem na requisição de recursos, seize.

Desta forma, o modelo de simulação se apresenta como uma ferramenta gerencial que permite avaliar após a execução da simulação quais são os recursos que mais impactam na operação do terminal e analisar cenários de possíveis futuros investimentos e seus impactos na operação.

O trabalho de validação do modelo prossegue junto à área operacional do terminal visando validar cada um dos detalhes do modelo, verificar todos os tempos e apurar mais dados de outros anos e levantar na prática alguns tempos e procedimentos que podem fazer o modelo ficar ainda mais próximo da realidade operacional do terminal.

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